[发明专利]690MPa级电阻焊石油套管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于高强度低合金钢技术领域，涉及一种ERW（ERW，Electric Resistance Weld，电阻焊）套管及其制造方法，特别涉及API SPEC 5CT中一种抗拉强度为690MPa级别的N80Q石油套管及其制造方法，其热轧态钢带性能为J55钢级，整管调质后性能为N80Q钢级。

背景技术

石油套管是油田最常用的石油专用管材之一，用量大，花钱多，是油气田钻采作业中必不可少的施工材料。ERW套管与无缝管相比，具有壁厚均匀、尺寸精度高、射孔性能好、抗挤毁能力强、成本低等显著优势。

API SPEC 5CT规定：N80Q级别钢管的屈服强度在552-785MPa之间，抗拉强度≥689MPa，伸长率≥19%；21℃时横向夏比冲击功≥24J。由于该钢级套管强度较高，抗拉强度达690MPa，如果热轧态的钢带达到该强度，势必需要添加大量贵重合金来提高强度，增加合金成本，且钢管的母材和焊缝组织性能无法达到一致；同时该强度达到了ERW机组制管能力的极限，如果直接采用该强度的热轧钢带制管，钢管的成型难度大，钢管的尺寸精度和圆度难于保证。因此，可采用热轧态强度较低的J55热轧钢带进行ERW焊接制管，然后进行整管热处理，使钢管的最终性能达到N80Q级别水平。而且焊缝和管体进行相同的热处理工艺，得到的最终组织相同，有效减轻焊缝与管体的组织、性能差异，消除残余应力，提高钢管整体的质量。

以下为制造调质态N80Q直缝焊石油套管的现有技术：

1）中国专利CN101376943A，80ksi钢级直缝焊石油套管用钢、套管及制造方法。其成分中含C：0.15%-0.35%，Mn：0.8%-1.5%，Mo：0.1%-0.5%，制管后进行整管调质热处理。该专利中添加贵重元素Mo，合金成本高。

2）中国专利CN101643883A，N80、P110、L80钢级直缝焊石油套管用钢及套管制造。成分中C：0.10%-0.24%，Mn：1.4%-1.6%，Cr：0.3%-0.6%，Nb：0.12%-0.14%，V：0.08%-0.12%，制管后进行整管调质热处理。该专利中添加贵重元素Nb、V，且含量高，合金成本高。

3）日本专利JP58199818A，高强度油井用钢管制造方法。成分中C：0.28%-0.35%，Mn：1.40%-2.00%，Mo：0.1%-0.3%，V：0.02%-0.10%，制管后整管进行正火热处理。该专利中添加贵重元素Mo，合金成本高；C含量偏高，影响钢带冲击韧性。

4）日本专利JP58093821A，油井用电阻焊钢管的制造方法。成分中C：0.23%-0.26%，Mn：1.8%-2.0%，Cr：0.30%-0.35%，V：0.03%-0.10%，制管后整管进行正火或调质热处理。该专利中C含量偏高，影响钢带的冲击韧性；同时Mn、Cr含量也高，造成碳当量偏高（Ceq：0.60%-0.68%），钢带的焊接性不良。

5）日本专利JP58199819A，高强度油井用钢管制造方法。成分中C：0.30%-0.35%，Mn：1.60%-2.00%，V：0.05%-0.09%，制管后整管进行正火热处理。该专利中C含量偏高，影响钢带的冲击韧性；V含量高，合金成本高；同时Mn含量也高，造成碳当量偏高（Ceq：0.58%-0.70%），钢带的焊接性不良。

6）日本专利JP59170223A，正火型均质高强度油井电阻焊钢管制造方法。成分中C：0.25%-0.40%，Mn：1.20%-1.80%，V：0.01-0.20%，选择性加入Mo：0.05%-0.50%，Nb：0.01%-0.055%，B：0.0001%-0.0002%，制管后整管进行正火热处理。该专利中C含量偏高，影响钢带的冲击韧性；当V达到0.18%时，不添加Mo，当V≤0.12%时，添加Mo≥0.22%，V或Mo的合金成本高。

7）论文“热处理对N80级ERW套管钢组织与性能的影响”，成分中C：0.13%，Mn：1.49%，Si：0.26%，Mo：0.25%，Cr：0.66%，Ni：0.25%，Nb：0.041%，S：0.04%，Ti：0.023%，P：0.01%。该论文中添加贵重合金元素Mo、Ni、Nb和大量Cr，合金成本高。